Duleba Mónika Környezettudományi Doktori Iskola II
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának vizsgálata Duleba Mónika Környezettudományi Doktori Iskola II. évf. Témavezető: Dr. Ács Éva Előzmények • Pályázat - Pannon ökorégió 9 jellegzetes, szárazföldi, vízi, vizes élőhelyének kevéssé zavart és zavart változatának ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának meghatározása – része: eukarióta alga-közösségek • Zavarás bióta válasza közösséget alkotó fajok adaptációs képességétől genetikai diverzitástól függ • A közösség-szintű diverzitás felmérésének alapja a fajok egyértelmű megkülönböztetése Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: • A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása Balaton bentikus mikrobiális közössége 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: • Egy szűk elterjedésű morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása – Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? – Datálható-e a faj édesvízbe való kerülése ill. legközelebbi rokontól való elválása? • Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása – Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? – A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? – A vele együtt előforduló fajok filogenetikai helyzete? Kiválasztott fajok: Skeletonema potamos • A Skeletonema genus egyetlen édesvízi faja; Skeletonema subsalsum (ritkán) • A Duna nyári fitoplanktonjának meghatározó tagja • Filogenetikai helyzete nem tisztázott Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: • A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása Balaton bentikus mikrobiális közössége 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: • Egy szűk elterjedésű morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása – Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? – Datálható-e a faj édesvízbe való kerülése ill. legközelebbi rokontól való elválása? • Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása – Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? – A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? – A vele együtt előforduló fajok filogenetikai helyzete? Anyag és módszer Skeletonema – specifikus rbcL - (szennyezés miatt) primerek tervezése 4 génre (filogenetikai információ) Plasztiszban: psbC trnK ycf12 ycf9 ~1100bp Sejtmagban: 18S rDNS 28S rDNS ITS1 5,8S ITS2 ~950bp ~1100bp Anyag és módszer • Mintavétel: Duna (Göd) 2011. június • Tenyésztés nehéz • Sejtek izolálása - mikromanipulátor • DNS-izolálás (kevés sejt, törékeny váz!) (semi)nested PCR szekvenálásillesztéstörzsfa Stephanodiscus minutulus 74 Stephanodiscus hantzschii Eredmények 72 Cyclostephanos invisitatus 81 Cyclotella bodanica 31 18S rDNS törzsfa Cyclotella ocellata 22 Discostella pseudostelligera Detonula pumila 11 33 Thalassisiosira angustelineata (neighbour joining 77 Thalassiosira nodulolienata 64 módszer, maximum Minidiscus trioculatus composite likelihood 57 Bacterosira bathyomphala szubsztitúciós modell, 29 Shionodiscus ritscheri gamma eloszlás, 64 Thalassiosira oceanica bootsrap, 500 ism.) Skeletonema menzellii Skeletonema potamos 99 96 Skeletonema pseudocostatum CCAP1077 7 I 46 Skeletoenma pseudocostatum CCAP1077 7 B 97 Skeletonema subsalsum 52 Skeletonema costatum NB02 45 2A 98 69 66 Skeletonema costatum NB02 45 A Skeletonema japonicum 73 Skeletonema grethae CCAP1077 3 63 Skeletonema costatum CCAP1077 3 61 Skeletonema costatum CCAP1077 4 93 Cyclotella meneghiniana LS03 01 Cyclotella striata 100 Thalassiosira pseudonana ETC1 100 Thalassiosira pseudonana CCMP1057 Porosira pseudodenticulata Lauderia annulata 0.01 95 Stephanodiscus minutulus Eredmények 82 Stephanodiscus hantzschii 79 Cyclostephanos invisitatus Cyclotella ocellata 28S rDNS törzsfa 49 99 Cyclotella bodanica 17 Discostella pseudostelligera 3 Shionodiscus ritscheri (neighbour joining 12 Bacterosira bathyomphala módszer, maximum 28 Detonula pumila composite likelihood 37 Minidiscus trioculatus szubsztitúciós modell, Thalassiosira nodulolineata gamma eloszlás, Thalassiosira angustelineata 47 bootsrap, 500 ism.) 60 Skeletonema subsalsum 90 29 Skeletoenema potamos Skeletonema costatum 68 100 Skeletonema menzelii Skeletonema japonicum 99 100 Skeletonema pseudocostatum 95 Skeletonema grethae 4 99 93 Cyclotella stylorum Cyclotella meneghiniana LS03 01 99 Thalassiosira pseudonana ETC1 100 Thalassiosira pseudonana CCMP1057 Thalassiosira oceanica Porosira pseudodenticulata Lauderia annulata 0.05 100 Stephanodiscus minutulus Eredmények 58 Stephanodiscus hantzschii 87 Cyclostephanos invisitatus Cyclotella ocellata psbC törzsfa 16 95 Cyclotella bodanica Discostella pseudostelligera 16 37 Thalassiosira nodulolineata (neighbour joining Minidiscus trioculatus módszer, maximum 13 20 Bacterosira bathyomphala composite likelihood 27 Thalassiosira angustelineata 6 szubsztitúciós modell, Shionodiscus ritscheri gamma eloszlás, Detonula pumila Thalassiosira pseudonana ETC1 bootsrap, 500 ism.) 22 22 100 Thalassiosira pseudonana CCMP1057 99 Skeletonema subsalsum Skeletonema potamos 98 Skeletonema menzellii 40 Skeletonema costatum 95 Skeletonema japonicum 49 Skeletonema pseudocostatum 81 77 Skeletonema grethae CCAP1077 4 100 Skeletonema grethae CCAP1077 3 Thalassiosira oceanicia Lauderia annulata 99 Porosira pseudodenticulata Cyclotella stylorum 98 Cyclotella meneghiniana LS03 01 0.01 Eredmények • Fa kalibrálása fosszilis adatok alapján: – Stephanodiscus megjelenése: min. 5 Mév (Sim et al., 2006) – Pinnularia megjelenése: min. 40 Mév (Souffreau et al., 2011) – Pinnularia borealis megjelenése: min. 13 Mév (Souffreau et al., 2011) • Skeletonema subsalsum - S. potamos ág leválása: min. 8,4 Mév (18S rDNS), min. 1,9 Mév (28S rDNS) • S. subsalsum és S. potamos elválása: min. 5,1 Mév (18S rDNS), min. 0,84 Mév (28S rDNS) mindhárom gén konszenzus fa kell Sellaphora_blackfordensis P_borealis_Tor12d 37,2647 8,0074 P_borealis_v_subislandica 5,0399 13,9329 P_borealis_Alka1 Pinnularia_viridis 11,3048 Pinnularia_nodosa 18S rDNS törzsfa Discostella_pseudostelligera Cyclotella_ocellata 11,3791 elválási időkkel Stephanodiscus_hantzschii 6,5344 0,6204 Stephanodiscus_minutulus_Y98_1 (max likelihood, 1,4519 Stephanodiscus_minutulus_Y95_6 GTR, gamma) 16,5036 4,6958 Stephanodiscus_neoastraea 0,7904 Cyclostephanos_invisitatus 56,1875 Thalassiosira_nodulolineata 8,8008 24,0092 Thalassiosira_angustelineata Thalassiosira_oceanica Skeletonema_menzellii Skeletonema_costatum_NB02_45_2A 18,8743 0,8561 Skeletonema_japonicum 1,8111 Skeletonema_costatum_NB02_45_A 3,9658 14,3713 Skeletonema_costatum_CCAP1077_3 35,7507 2,5434 Skeletonema_grethae 5,9043 1,6039 Skeletonema_costatum_CCAP1077_4 Skeletonema_pseudocostatum_CCAP1077_7_I 8,4008 1,2749 Skeletonema_pseudocostatum_CCAP1077_7_B 40,7449 Skeletonema_potamos 5,1245 Skeletonema_subsalsum Porosira_glacialis 10,6347 Lauderia_annulata Porosira_pseudodenticulata 6.0 Sellaphora_blackfordensis 35,7951 Pinnularia_viridiformis 13,7421 Pinnularia_nodosa 11,7158 P_borealis_v_subislandica 7,5164 Pinnularia_borealis_Tor12d 5,1414 45,3828 Pinnularia_borealis_Alka1 Lauderia_undulatum Lauderia_annulata 13,0913 Porosira_glacialis 22,3606 35,3473 Porosira_pseudodenticulata Thalassiosira_oceanica Thalassiosira_angulata 28,1482 Shionodiscus_ritscheri 14,5671 Thalassiosira_angustelineata 8,8268 12,8615 Thalassiosira_nodulolineata 20,9277 Skeletonema_pseudocostatum 1,7882 11,613 Skeletonema_grethae 0,8101 3,1141 Skeletonema_japonicum Skeletonema_menzellii 4,5614 16,6414 Skeletonema_costatum_c 1,9682 Skeletonema_potamos 0,8367 28S rDNS törzsfa elválási Skeletonema_subsalsum Cyclostephanos_invisitatus időkkel (max likelihood, 4,8782 Stephanodiscus_neoastraea 2,306 Stephanodiscus_hantzschi GTR, gamma) 0,2537 Stephanodiscus_minutulus_Y98 8,1733 0,7036 Stephanodiscus_minutulus_Y95 Cyclotella_bodanica 3,2729 Cyclotella_ocellata 5.0 Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: • A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása Balaton bentikus mikrobiális közössége 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: • Egy szűk elterjedésű morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása – Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? – Datálható-e a faj édesvízbe való kerülése ill. legközelebbi rokontól való elválása? • Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása – Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? – A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? – A vele együtt előforduló fajok filogenetikai helyzete? Kiválasztott fajok: Cyclotella ocellata Sokféle élőhelyen előfordul, gyakori faj ÁLLÓVÍZI ELŐFORDULÁSOK FOLYÓVÍZI ELŐFORDULÁSOK Cyclotella ocellata Változatos morfológia (méret, valvafelszín) ocellum fultoportula Cyclotella trichonidea ? Cyclotella ocellata Gyakran fordul elő együtt a más Cyclotella fajokkal, melyek filogenetikai helyzete nem Cyclotella comensis (=Cyclotella pseudocomensis; ismert Scheffler&Morabito, 2003) Cyclotella radiosa Cyclotella balatonis legtöbb Cyclotella faj A Cyclotella genus nem monofiletikus (Alverson et al., 2007) Cyclotella ocellata (LB8) és C. bodanica Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: • A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása Balaton bentikus mikrobiális közössége 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: • Egy szűk elterjedésű morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása – Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? – Datálható-e a faj édesvízbe való kerülése ill. legközelebbi rokontól való elválása?